In experiments on rats, a significant preponderance of serotonin content in cortical structures of the kidneys compared with the cerebral was found. The level of serotonin increased in the cortex layer at 3rd day of postischemic acute renal insufficiency with stable level of its concentration in the cerebral layer. Usage of selective presynaptic serotonin receptor blocker, ondansetron, during postischemic acute renal failure leads to a higher excretion of water, electrolytes, creatinine, prevents the further development of pathology apparently due to normalization of cortical function structu res.

Анотація наукової статті з фундаментальної медицини, автор наукової роботи - Дубище А. В., Зайцева Е. Н., Паніна М. І.


ANALYSIS OF SEROTONINERGIC MECHANISMS OF THE DEVELOPMENT OF ACUTE RENAL FAILURE AND POSSIBLE NEPHRO-PROTECTIVE ACTION OF ONDANSETRON

In experiments on rats, a significant preponderance of serotonin content in cortical structures of the kidneys compared with the cerebral was found. The level of serotonin increased in the cortex layer at 3rd day of postischemic acute renal insufficiency with stable level of its concentration in the cerebral layer. Usage of selective presynaptic serotonin receptor blocker, ondansetron, during postischemic acute renal failure leads to a higher excretion of water, electrolytes, creatinine, prevents the further development of pathology apparently due to normalization of cortical function structu res.


Область наук:
  • фундаментальна медицина
  • Рік видавництва: 2008
    Журнал: Казанський медичний журнал
    Наукова стаття на тему 'Аналіз серотонінергічних механізмів у розвитку гострої ниркової недостатності і можливості нефропротекторние дії ондансетрону'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз серотонінергічних механізмів у розвитку гострої ниркової недостатності і можливості нефропротекторние дії ондансетрону»

    ?УДК 616.61-008.64-092-07: 577.175.823

    АНАЛІЗ серотонінергічна МЕХАНІЗМІВ У РОЗВИТКУ ГОСТРОЇ нирковій недостатності ТА МОЖЛИВОСТІ нефропротекторние ДІЇ ондансетроном

    А.В. Дубище, Е.Н. Зайцева, М.І. Паніна

    Кафедра фармакології (зав. - проф. А.В. Дубище) Самарського державного медичного університету

    Сучасна класифікація серотоні-нових рецепторів, запропонована в 1993 р "Serotonin Club", виділяє 7 популяцій рецепторів: 5-НТ1-5-НТ7 [1, 6]. Основна їх кількість локалізовано в центральній нервовій системі. Деякі рецептори знайдені і в периферичних тканинах (5-НТ 2, 5-НТ 3, 5-НТ4) [14]. Так, 5-НТ3-рецептори виявлені в парасимпатичних нервах, де вони регулюють скорочення гладких м'язів, деполяризацию постгангліонарних волокон

    [9]. Агоністом останнього типу рецепторів є 2-метілсеротонін, а антагоністами - гранісетрон, ондансетрон, рензапрід, закопрід і ін. [8]. Ефекторних системою, пов'язаною з 5-НТ3-рецепторами, виступають іонні канали. На ізольованих фрагментах мембран серотонін викликає струм, переносячи катіонами. Це означає, що 5-НТ3-рецептори безпосередньо пов'язані з іонними каналами і дозволяють сіро-тонину брати участь в регуляції транспорту іонів [4]. Локалізація і роль інших серотонінових рецепторів в периферичних тканинах вивчена вкрай недостатньо. Разом з тим основна кількість Серота-нина синтезується в ентерохромафінних клітинах слизової оболонки шлунково-кишкового тракту, де він накопичується в гранулах [13,15]. Серотонін знаходиться в певній кількості в плазмі крові [11], тромбоцитах, паренхіматозних органах, що передбачає його участь у функціях багатьох органів і систем [7]. У тому числі він має виражену вплив на функцію нирок [12]. При інфузії серотоніну найчастіше реєструється Антидіуретичний реакція нирок

    [10]. Такий ефект дає підставу вважати, що серотонін і серотонінергічні структури можуть грати специфічну роль в

    регуляції ниркової діяльності як в нормі, так і при патології [2]. Однак участь окремих типів рецепторів, їх агоністів і антагоністів в екскреторної функції нирок залишається невивченим.

    Мета цієї роботи - дослідити серотонинергические механізми формування експериментальної гострої ниркової недостатності (ГНН) і можливості блокатора серотонінових 5-НТ 3-рецеп-торів ондансетрона надавати нефропро-текторное дію.

    Досліди були поставлені на білих безпородних щурах обох статей масою від 180 до 250 г. У тварин під ефірним наркозом видаляли ліву нирку; ниркову артерію і вену правої нирки повністю перетискали судинним затискачем на 1,5 години. На 3-ю добу розвитку Постишев-мической ОПН після наркотизації щурів виробляли Декапітацію тварин, швидке вилучення нирок, крові (1 мл). Кожну нирку розрізали навпіл, одну половину досліджували в загальній масі, з іншого - виділяли корковий і мозковий шари. Тканини нирок гомогенизировали і поміщали в 10% розчин трихлороцтової кислоти на 30 мі-нут. Кров одразу заливали Тріх-лоруксусной кислотою, а потім гомогенат і кров центрифугували протягом 15 хвилин. Супернатант поміщали в морозильну камеру з подальшим визначенням в ньому серотоніну стандартним методом в модифікації В. Г. Подковкіна (1989) і С. А. Мещерякової (2000) [3, 5]. За аналогічною методикою паралельно проводили аналіз змісту серотоні-на в тих же об'єктах при фізіологічних умовах на інтактних тварин, у яких для дослідження також вилучали праву нирку і кров.

    Рис.1. Зміст серотоніну в нирках і крові в нормі і при постишемической ОПН. Примітка: контроль - норма, досвід - ПІСЛЯІШЕМІЧНИЙ ОПН (3-ю добу). * р<0,05; вірогідність різниці показників досвіду по відношенню до контролю. Те ж в табл. 1, 2.

    р<0,01 -

    Для виявлення ролі в функції нирок найбільш ймовірного 5-НТ3-рецептора досліджений дозозалежний ефект блокато-ра 5-НТ3-рецепторів ондансетрону на екскрецію води, натрію, калію, креатиніну при фізіологічних умовах. Попередньо тварини отримували водне навантаження в кількості 3% від маси тіла, після цього їх поміщали на 4 години на обмінні клітки для збору сечі. Піддослідним щурам одночасно з водним навантаженням вводили ондансетрон, який ін'єктували підшкірно в дозах 0,05, 0,1, 0,2, 1,0 і 10,0 мг / кг. Визначали об'єм виділеної сечі, концентрації натрію і калію методом полум'яної фотометрії (ПАЖ-1), креатиніну сечі - фотоелектроколорімет-рическим методом (ФЕК-56М).

    Можливий нефропротекторний ефект ондансетрону досліджували в хронічних дослідах з моделюванням пост-ішемічної гострої ниркової недостатності за вищеописаною методикою. Щурів поміщали в обмінні клітки для збору сечі на 24 години протягом 5 діб, при цьому щодня вводили онда-нсетрон в дозі 0,1 мг / кг, яка у ін-тактних щурів викликала виражену екскреторну реакцію. Контрольним тваринам ін'єктували в еквівалентній кількості ізотонічний розчин натрію

    хлориду. Реєстрували ті ж показники сечі; крім того, визначали концентрацію кальцію, магнію, хлору на автоматичному біохімічному аналізаторі "І ^ аси-902" фірми "Roch-Diagnostics". Паралельно враховували виживаність тварин в зазначеному періоді спостереження. Встановлено, що вміст Серота-нина в нирках щурів в нормі одно 13,93 ± 1,20 мкг / г, в кірковому шарі -11,24 ± 1,74 мкг / г, мозковому - 3,91 ± ± 0,34 мкг / г, в крові - 0,19 ± 0,01 мкг / г (рис.1). Звертає на себе увагу значне переважання (в 2,9 рази) вмісту серотоніну в кортикальних структурах у порівнянні з мозковими.

    Рівень серотоніну значно зростав в нирці (в 1,7 рази), в кірковому шарі нирок (в 1,9 рази) на 3-ю добу постішемі-чеського періоду, що є, мабуть, патогенетичним ланкою формування недостатності органу. Характерно, що вміст серотоніну в мозковому шарі при ОПН нічого не змінено. Паралельно збільшувався вміст серотоніну в крові. Зазначені зрушення можна оцінити як наслідок гіперпродукції медіатора в нирках і виходу його в кровоносне русло.

    В результаті вивчення дозозависимого ефекту ондансетрона на інтактних жи-

    Таблиця 1

    Вплив ондансетрона на 4-годинну екскреторну функцію нирок інтактних щурів

    Дози, мг / кг Діурез, мл натріурез, мкМ Каліурез, мкМ Екскреція креатиніну, мг

    контроль досвід контроль досвід контроль досвід контроль досвід

    0,05 1,52 ± 0,18 1,56 ± 0,17 114,9 ± ± 11,6 113,6 ± 8,4 81,6 ± 5,7 94,6 ± 9,9 0,41 ± 0,02 0,39 ± 0,02

    0,1 1,21 ± 0,04 3,55 ± 0,14 * 100,0 ± 4,4 239,9 ± ± 14,7 ** 64,0 ± 1,8 105,5 ± 5,6 * * 0,32 ± 0,02 0,49 ± ± 0,02 **

    0,2 1,26 ± 0,06 2,43 ± ± 0,07 ** 84,0 ± 3,7 52,3 ± ± 3,5 ** 44,3 ± 2,3 27,4 ± 1, 1 ** 0,46 ± 0,02 0,29 ± ± 0,02 **

    1,0 1,08 ± 0,06 1,55 ± ± 0,03 ** 143,7 ± 4,9 28,6 ± ± 2,1 ** 105,4 ± 4,5 27,2 ± 2, 0 ** 0,62 ± 0,02 0,31 ± ± 0,02 **

    10,0 1,67 ± 0,05 1,34 ± ± 0,04 ** 100,4 ± 5,8 101,7 ± 3,8 54,4 ± 2,5 26,4 ± 1,0 ** 0,37 ± 0,03 0,37 ± 0,02

    Таблиця 2

    Вплив ондансетрона в дозі 0,1 мг / кг на добову екскреторну функцію нирок щурів в перші 5 днів постішеміческого періоду

    Дні Діурез, мл натріурез, мкМ Каліурез, мкМ Екскреція креатиніну, мг

    контроль досвід контроль досвід контроль досвід контроль досвід

    1-й 1,10 ± 0,20 1,67 ± 0,17 * 186,70 ± ± 31,29 281,64 ± ± 37,18 146,97 ± ± 12,43 218,00 ± ± 27,14 2,13 ± 0,37 3,21 ± 0,33

    2-й 2,95 ± 0,31 5,71 ± ± 0,39 ** 287,16 ± ± 33,74 601,63 ± ± 46,04 ** 177,53 ± ± 27,33 338,18 ± ± 31,98 ** 2,01 ± 0,25 4,04 ± 0,33 **

    3-й 4,68 ± 0,43 6,61 ± 0,51 * 505,03 ± ± 62,97 758,13 ± ± 56,74 ** 239,65 ± ± 19,76 362,70 ± ± 27 , 61 ** 3,27 ± 0,19 4,91 ± 0,32 *

    4-й 5,46 ± 0,50 5,44 ± 0,48 579,03 ± ± 53,38 567,91 ± ± 50,98 287,76 ± ± 36,95 279,91 ± ± 36,98 4 , 28 ± 0,34 4,35 ± 0,31

    5-й 6,93 ± 0,73 4,65 ± 0,47 * 650,01 ± ± 69,30 433,34 ± ± 50,23 * 323,86 ± ± 30,73 217,21 ± ± 23, 92 * 4,98 ± 0,42 3,34 ± 0,41

    Вотня встановлено, що препарат у мінімальній дозі 0,05 мг / кг за 4 години спостереження не викликав істотних зрушень в водно-електролітного складі сечі щурів (табл.1), проте в дозі 0,1 мг / кг значно (в 2,9 рази) збільшував екскрецію води, в 2,4 рази - натрію, в 1,6 рази - калію, в 1,5 рази - креатиніну. Оскільки екскреція води і натрію збільшувалася в більшою мірою, ніж креатиніну, то можна припустити, що посилення видільної реакції відбувається за допомогою не тільки посилення клубочкової фльтраціі, а й гноблення канальцевої реабсорбції. Збільшення дози препарату до 0,2 мг / кг призводило до збільшення в 1,9 рази діурезу. У той

    Водночас відзначалося виразне пригнічення в 1,6 рази натріурез, в 1,6 рази - каліуре через, в 1,6 рази - екскреції креатиніну. Формувалася протилежна реакція нирок на ондансетрон, яка досягала максимуму під дією препарату в дозі 1,0 мг / кг маси тіла. Спостерігався виражений антісалурез - зниження в 5,0 раз натріурез і в 4,0 рази - каліуреза. Екскреція креатиніну зменшувалася за цей час в 2,0 рази. Разом з тим діуретичний реакція залишалася збільшеною в 1,4 рази, по-видимому, за рахунок виборчого гноблення канальцевої реабсорбції води. При підвищенні дози препарату до 10,0 мг / кг зазначалося пригнічення діурезу

    в 1,3 рази і каліуреза в 2,0 рази, натрію-рез і екскреція креатиніну стабілізувалися. Таким чином, оптимальною дозою ондансетрона, викликає виражений екскреторної відповідь, є 0,1 мг / кг.

    Для виявлення нефропротекторние дії ондансетрону при постішемічес-кою ниркової недостатності була використана оптимальна доза препарату, що дорівнює 0,1 мг / кг. Виявилося, що щоденне введення ондансетрону щурам з постішемі-чеський патологією призводить до збільшення діурезу в 1,5 рази в порівнянні з такою у контрольних тварин, яким препарат не вводився (табл. 2). Екскреторна реакція збільшувалася на 2-й день: діурез -в 1,9 рази, натріурез - в 2,1, каліурез -в 1,9, креатінінурез - в 2,0. Видільна функція нирок у піддослідних щурів залишалася посиленою і на 3-й день (діурез - в 1,4 рази, натріурез, каліурез, креатінінурез - в 1,5 рази). На 4-й день з урахуванням загибелі тварин в контрольній групі відмінностей у функції нирок залишилися в живих щурів і тварин піддослідної групи не було. В останній день спостереження відзначався поліуріческій ефект в контрольній групі (поліуріческая форма ОПН); в дослідній групі відбулася повна нормалізація функції нирок. Характерно, що закономірності в екскреції кальцію, магнію, хлору не виявлено. Виживання щурів у контролі становила 70%, в досвіді - 100%.

    Отже, переважне накопичення серотоніну в кортикальних структурах свідчить про важливу роль його в регуляції клубочково-канальцевого апарату нирок при фізіологічних умовах. Різке зростання рівня сіро-тоніна в кірковому шарі в розпалі пост-ішемічної гострої ниркової недостатності вказує на включення серотонінергічних механізмів і рецепторів в патогенетичні ланки формування патології нефронів. В цей час падає екскреція креатиніну, що свідчить про виражений пригніченні клубочковоїфільтрації. Є підстави вважати, що падіння фільтраційного процесу відбувається за рахунок вазопрессор-ного ефекту медіатора. значне

    Мал. 2. До гіпотезі функціонування ниркових пресинаптических 5-НТ3-рецепторів.

    пригнічення клубочковоїфільтрації і призводить до розвитку гострої ниркової недостатності, пригнічення екскреторної функції і загибелі тварин. Ниркову олигурию можна пояснити і збільшенням канальцевої реабсорбції, викликаним серотоніном, але останній механізм потребує спеціального вивчення. Тому актуальним завданням є подальший пошук препаратів нефропротекторние дії з сполук, що блокують серотонінові рецептори і тим самим зменшують несприятливий вплив серотоніну на ниркові структури. Оскільки пресинаптические 5-НТ3-рецептори знайдені в основному в периферичних тканинах [8], то найбільш ймовірна присутність цих рецепторів і в ниркових структурах. У зв'язку з цим ми в своїх дослідженнях використовували селективний блокатор 5-НТ3-рецепторів Онда-Сетрон. З усіх вивчених доз препарату тільки доза 0,1 мг / кг викликала виражений діуретичний і електролітовиделі-вальний ефекти у інтактних тварин. Дисоціацію реакції на діурез (в 2,9 рази) і креатінінурез (в 1,5 рази) можна пов'язати з неоднаковим впливом препарату на судини клубочків і канальці нефронів, тобто ондансетрон значніше впливає на канальці, ніж на клубочки. Що стосується відмінностей реакції нирок на введення малих і великих доз, то тут не виключається наявність в них, по крайней мере, двох типів пресинаптических 5-НТ3-рецеп-торів з протилежними функціями, або в малих дозах (0,1 мг / кг) ондансет-

    рон блокує рецептори з позитивним зворотним зв'язком, а в великих дозах (1 мг / кг) блокує рецептори з негативним зворотним зв'язком (рис. 2).

    Для вивчення нефропротекторние дії ондансетрону при ОПН використовувалася доза, що викликає виражену екскреторну реакцію. Блокуючи 5-НТ3-рецептори судин і канальців, препарат справляє позитивний вплив на збереження, в першу чергу, кортикальних структур, що призводить до збільшення екскреції електролітів, води, креатиніну, ослаблення ОПН і зниження смертності тварин. Отже, ондансетрон може представляти інтерес для розробки способів використання його в клініці в якості нефропротекторние кошти при ішемічному ураженні нирок.

    ВИСНОВКИ

    1. У дослідах на щурах встановлено, що кількість серотоніну в кірковому шарі нирок значно переважає над його змістом в мозковому як в нормі, так і при постишемической ОПН.

    2. селективний блокатор пресінапті-чеських 5-НТ3-рецепторів ондансетрон надає дозозависимое дію на екскреторну функцію нирок: в малих дозах стимулює екскрецію води, електролітів, креатиніну, а у великих - пригнічує їх виведення.

    3. Щоденне введення ондансетрону в дозі 0,1 мг / кг в перші 5 днів пост-ішемічного періоду нормалізує екскреторну функцію нирок і запобігає розвитку гострої ниркової недостатності.

    ЛІТЕРАТУРА

    1. Амелін А.В., Ігнатов Ю.Д., Скоромец А.А. Мігрень (патогенез, клініка та лікування). - СПб., 2001..

    2. Берхін Є.Б. Фармакологія нирок і її фізіологічні основи. - М., 1979.

    3. Біохімічні та імунологічні методи оцінки регулюючих систем. / Углова М.В., Подковкін В.Г., Суздальцева Т.В. та ін. - Куйбишев, 1989.

    4. Гілман А. Клінічна фармакологія по Гудману і Гілману. / Пер. з англ. - М., 2006.

    5. Камишніков В.С. Довідник по біохімічної лабораторній діагностиці. - Мінськ, 2000..

    6. Петров В.І., Піотровський Л.Б., Григор'єв І.А. Збуджуючі амінокислоти. - Волгоград, 1997..

    7. Підевіч І.М. Фармакологія серотоніну-реактивних структур. - М., 1977.

    8. Сазанів Л.А., Зайцев С.В. // Біохімія. - 1992. -№ 10. - С. 1443-1460.

    9. Сергєєв П.В., Шимановський Н.Л., Петров В.І. Рецептори фізіологічно активних речовин. -Волгоград, 1999..

    10. Фізіологія нирки: Керівництво по фізіології. / Под ред. Ю.В. Наточин. - Ленінград, 1972.

    11. Aune T.M., Golden H.W., McGrath K.M. // J. Immunol. - 1994. - Vol. 153. - P. 489-498.

    12. Berndt T.J, Liang M, Tyce G.M, Knox F.G. // J. Kidney Int. - 2001. - Vol. 59 (2). - Р. 625-630.

    13. Engelmann B.E., Bindslev N., Poulsen S.S. // J. Basic Clin Pharmacol Toxicol. - 2006. - Vol. 98 (2). Р. 142-149.

    14. Darblade B, Behr-Roussel D, Gorny D et al. // World J. Urol. - 2005. - Vol. 23 (2). - Р. 147-151.

    15. Michel K., Zeller F., Langer R. et al. // J. Gastroenterology. - 2005. - Vol. 128 (5). Р. 1317-1326.

    надійшла 19.06.07.

    ANALYSIS OF SEROTONINERGIC MECHANISMS OF THE DEVELOPMENT OF ACUTE RENAL FAILURE AND POSSIBLE NEPHRO-PROTECTIVE ACTION OF ONDANSETRON

    A.V. Dubischev, E.N. Zaitseva, M.I. Panina Summary

    In experiments on rats, a significant preponderance of serotonin content in cortical structures of the kidneys compared with the cerebral was found. The level of serotonin increased in the cortex layer at 3rd day of postischemic acute renal insufficiency with stable level of its concentration in the cerebral layer. Usage of selective presynaptic serotonin receptor blocker, ondansetron, during postischemic acute renal failure leads to a higher excretion of water, electrolytes, creatinine, prevents the further development of pathology apparently due to normalization of cortical function structures.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити